王 軍

（中國重汽集團大同齒輪有限公司， 山西 大同 037305）

引言

隨著市場競爭的日益激烈，“高精度、低成本、中小批量”的生產(chǎn)方式已經(jīng)成為當前機械加工行業(yè)的主導方式。為了適應這種市場需要，變速器需銑單鍵的副軸類零部件，在銑單鍵加工時需要定位精度高且要換產(chǎn)迅速就成為一種必然趨勢。

但是受變速器副軸類零部件的結(jié)構(gòu)限制，以前的銑單鍵工裝一般都是根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)設計一種銑單鍵工裝，在進行換產(chǎn)時需把工裝進行徹底拆除后再把另外一套工裝安裝在加工中心底板上，調(diào)整后再繼續(xù)加工銑單鍵槽工序，一次換產(chǎn)需要3 h 左右，調(diào)整效率低與現(xiàn)在的生產(chǎn)方式極其不匹配。

原銑單鍵工裝V 形鐵通過配打定位銷孔的方式安裝在定位底板上，屬于不可互換的連接方式，一旦V 形鐵磨損后，整套工裝報廢，造成極大的浪費。本文設計了一種采用快換V 形鐵進行定位的加工變速器副軸銑單鍵的快換工裝[1]，此副軸快換銑單鍵工裝包括快換底板、快換V 形鐵、彈簧頂尖機構(gòu)、連接螺栓和抱緊機構(gòu)，具體見圖1。在加工前，先確定要需要加工的工件需要幾號快換V 形鐵，之后把快換V 形鐵安裝在快換底板上，再把要加工的工件擺放在換銑單鍵工裝上，然后使用扳手把抱緊機構(gòu)擰緊，使其把工件抱緊后進行銑單鍵加工。

1 任務需求

要求在同一臺銑單鍵工裝上加工多種不同型號的需銑單鍵的變速器副軸產(chǎn)品，銑單鍵位置度控制在0.05 mm 以內(nèi)，換產(chǎn)輔助時間15 min 以內(nèi)。而使用以往的工裝，位置度只能控制在0.10 mm 以內(nèi)，換產(chǎn)輔助時間需在3 h 左右，無法滿足精度要求和換產(chǎn)節(jié)拍要求，因此要求設計新型銑單鍵工裝。

圖1 副軸快換銑單鍵工裝簡圖

2 工裝設計

2.1 快換底板的設計

快換底板與快換V 形鐵采用單鍵槽與單鍵定心、端面定位。

為了保證快換底板部分與快換V 形鐵部分連接的精度，特別使用了單鍵槽與單鍵過渡連接方式進行加工，可確保快換底板與快換V 形鐵的連接精度。

為了保證快換底板與快換V 形鐵的平面貼合精度，特別要求了快換底板的平面度和粗糙度。

2.2 快換V 形鐵的設計

快換V 形鐵與工件采用端面定位、外圓定心結(jié)構(gòu)設計；快換V 形鐵與快換底板采用單鍵槽與單鍵定心、端面定位結(jié)構(gòu)設計。

由于每種產(chǎn)品工件的定位端面、外圓、齒部參數(shù)、齒頂圓等不可能完全一致，因此要綜合考慮工件的定位端面、外圓、齒部參數(shù)、齒頂圓等。在設計時要充分考慮設計出具有通用性的快換V 形鐵，使被加工工件在安裝后處于一個合理的擺放姿態(tài)，以減少因被加工工件的位置不合理而導致加工不正確，影響加工質(zhì)量。

由于快換V 形鐵要被經(jīng)常使用，處于高頻率工作狀態(tài)，因此要選擇耐磨性好、硬度高的鋼材，如GCr15。要定期檢查快換V 形鐵是否完好，如有磨損要及時更換。如果使用了已磨損的快換V 形鐵，由于無法正常加工工件，易出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量事故。

2.3 彈簧頂尖機構(gòu)的設計

彈簧頂尖機構(gòu)與工件采用頂尖插入工件的齒槽后定心但不參與定位的結(jié)構(gòu)設計；彈簧頂尖機構(gòu)與快換底板采用孔軸過渡配合定心、端面定位的結(jié)構(gòu)設計。

由于每種產(chǎn)品工件的定位外圓、齒部參數(shù)、齒頂圓等不可能完全一致，且彈簧頂尖機構(gòu)與快換V 形鐵匹配使用，因此就要根據(jù)工件的定位外圓、齒部參數(shù)、齒頂圓等的不同綜合考慮。設計出一個具有通用性的彈簧頂尖機構(gòu)。使被加工工件擺放后處于一個合理的加工姿態(tài)，以減少因被加工工件的位置不合理而導致加工不正確，影響加工質(zhì)量。

由于彈簧頂尖機構(gòu)要被經(jīng)常進行使用，處于高頻率工作狀態(tài)，因此要選擇內(nèi)磨性好、硬度高的鋼材，如GCr15。要定期檢查彈簧頂尖機構(gòu)是否完好，如有磨損要及時更換。如果使用了已磨損的彈簧頂尖機構(gòu)，由于無法正常加工，出現(xiàn)嚴重質(zhì)量事故。

2.4 抱緊機構(gòu)的設計

抱緊機構(gòu)與工件采用螺栓擰緊、兩抱緊塊夾緊工件外圓的結(jié)構(gòu)設計；抱緊機構(gòu)與快換底板采用螺紋連接的結(jié)構(gòu)設計。

由于每種產(chǎn)品工件的夾緊外圓、齒部參數(shù)、齒頂圓等不可能完全一致，且抱緊機構(gòu)與彈簧頂尖機構(gòu)、快換V 形鐵匹配使用，因此就要根據(jù)工件的夾緊外圓、齒部參數(shù)、齒頂圓等的不同綜合考慮。設計出一個具有通用性的抱緊機構(gòu)。使被加工工件擺放后處于一個合理的加工狀態(tài)，以減少因被加工工件的位置不合理而導致加工不正確，影響加工質(zhì)量。

由于抱緊機構(gòu)要被經(jīng)常進行使用，處于高頻率工作狀態(tài)，因此要選擇內(nèi)磨性好、硬度高的鋼材，如GCr15。要定期檢查抱緊機構(gòu)是否完好，如有磨損要及時更換。如果使用了已磨損的抱緊機構(gòu)，由于無法正常加工，出現(xiàn)嚴重質(zhì)量事故。

3 工裝的制造

3.1 快換底板的制造

快換底板要進行充分的熱處理、時效等，防止在使用中發(fā)生異常變形磨損，影響加工精度。由于快換底板部分是保證工件工裝精度的關(guān)鍵部件之一，所以快換底板的公差要相對嚴格，平面度為0.005 mm[2]，粗糙度為Ra0.4 μm，以確保工件的工裝精度。

3.2 快換V 形鐵的制造

由于快換V 形鐵是支撐工件的部件，其中心線位置度直接影響此工裝的加工工件精度。因此需要制造出高精度快換V 形鐵，位置度公差在±0.005 mm以內(nèi)，快換V 形鐵與快換底板特別使用了單鍵槽與單鍵過渡配合方式進行加工，確?？鞊Q底板與快換V 形鐵的連接精度，把平行度、平面度以及垂直度要求得較嚴格一些，以確保配合精度。

3.3 彈簧頂尖機構(gòu)的制造

由于彈簧頂尖機構(gòu)是支撐工件的部件，其中心線位置度直接影響此工裝的加工工件精度。因此需要制造出高精度彈簧頂尖機構(gòu)，其工裝組裝后，要求彈簧頂尖機構(gòu)的位置度、彈簧頂尖機構(gòu)自身的同軸度公差在±0.005 mm 以內(nèi)。

彈簧頂尖機構(gòu)與快換底板特別使用了孔軸過渡配合進行加工，確?？鞊Q底板與彈簧頂尖機構(gòu)的連接精度，把位置度、平面度以及垂直度要求得較嚴格一些，以確保配合精度。

3.4 抱緊機構(gòu)的制造

由于抱緊機構(gòu)是夾緊工件的部件，其夾緊工件后的中心線位置度直接影響此工裝的加工工件精度。因此需要制造出高精度的抱緊機構(gòu)，以達到被抱緊的工件中心線變動在0.1 mm 以內(nèi)。

4 工件的要求

被加工工件在車削外圓端面、滾剃齒部序時要考慮工件的外圓端面、齒部在快換銑單鍵工裝上定位的需要，特別是要滿足外圓端面、齒部尺寸的精度要求。因為工件的中心線與V 形鐵的中心線只有高度重合，齒部中心與彈簧頂尖中心的高度貼合，才能加工出位置度合格的單鍵槽。如果外圓尺寸超差會導致工件在工裝上擺放不準確，以致單鍵槽加工不正確；工件定位面加工跳動超差會導致工件的端面與快換V 形鐵端面不能完全貼合，出現(xiàn)工件在工裝上擺放時中心線與工裝中心線不重合，以致單鍵槽位置度不穩(wěn)定；齒部跳動、累計超差[3]會導致工件在工裝上擺放時工件中心線與工裝中心線不重合，以致單鍵槽位置度不穩(wěn)定。

5 工件的加工

首先確定要加工的工件需要幾號快換V 形鐵，把快換V 形鐵安裝在快換底板上，再把要加工的工件擺放在工裝上，然后把抱緊機構(gòu)擰緊，確保工件在工裝上的各個自由度完全被限制。最后由操作工啟動機床進行加工銑單鍵工序。

6 檢驗結(jié)果驗證及結(jié)論

使用本文新設計的快換工裝加工需銑單鍵的變速器副軸產(chǎn)品的位置度數(shù)據(jù)及換產(chǎn)時間統(tǒng)計，見下頁表 1、表 2。

由表1 可以看出，使用此快換工裝加工零件的銑單鍵，其單鍵位置度檢測結(jié)果均小于要求值，即被加工零件位置度≤0.05 mm，可以滿足使用要求。

表1 圖號為AZ2210030208 被檢測零件的位置度統(tǒng)計表 mm

表2 各種規(guī)格的被加工零件換產(chǎn)時間統(tǒng)計

由表2 可以看出，通過進行換產(chǎn)試驗驗證，共換產(chǎn)20 次，實際換產(chǎn)時間均小于要求時間15 min，可以滿足快換使用要求。

通過以上加工銑單鍵后，經(jīng)檢驗單鍵位置度的數(shù)據(jù)和換產(chǎn)時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，本文設計的快換工裝適合現(xiàn)“高精度、低成本、中小批量”的快速換產(chǎn)需求。使用此工裝在保證工件加工精度、生產(chǎn)線節(jié)拍的前提下，減少了工人換產(chǎn)的勞動強度，提升了生產(chǎn)線的加工效率，同時減少了工裝費用的投入。隨后開發(fā)的變速器需銑單鍵的副軸類零部件也使用了同樣結(jié)構(gòu)的工裝，為企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量提升、成本下降做出了重大貢獻。